资源简介

《运动和力的关系》
授课教师： 组号：2组31号 学科：高中物理 授课年级：高一
教学设计
课题 第四章：运动与力的关系复习课
课型 新授课□ 章/单元复习课√ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.课程标准分析
1．通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。 2．知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义。 学什么：理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验、认识超重和失重现象。 怎么学：在用牛顿运动定律解决问题的教学中(包括超重与失重)，要重视让学生体会用牛顿运动定律解决问题的思路，逐步形成运动与相互作用观念，以牛顿运动定律为知识载体，提升物理学科核心素养水平。通过实验探究两个关系:一是在物体质量一定的情况下，探究加速度大小与受力大小的关系；二是在物体受力一定的情况下，探究物体运动的加速度大小跟物体质量的关系。 学到什么程度：理解牛顿第一定律、第二定律、第三定律，能用这三个定律分析和解决现实情境中的有关问题。通过实例使学生知道物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系;在一个公式中，只要知道几个物理量的单位就能够利用它们之间的关系推导出其他物理量的单位。在此基础上介绍基本单位、导出单位、单位制和国际单位制，让学生知道米、千克、秒是国际单位制的基本单位，会用基本单位表示以往所学物理公式中的导出单位，在物理问题的计算中感受应用单位制有利于简化物理单位的处理，体会单位制在物理学研究中队重要意义。
2.教学内容分析
本章核心围绕运动与力的关系展开，涵盖牛顿第一定律、第二定律、第三定律及力学单位制等内容，是对前期运动学和力学知识的综合运用与深化。内容注重逻辑性和递进性，从亚里士多德的错误观点到伽利略的理想实验，再到牛顿提出三大定律，体现了物理规律的探索过程。涉及较多抽象概念（如惯性、加速度与力和质量的关系）和定量计算，需要结合实例帮助学生理解规律的适用条件和应用场景。本章先阐述牛顿第一定律，分析、说明牛顿在前人，特别是在伽利略的研究基础上建立了牛顿第一定律，明确指出牛顿第一定律是牛顿力学的基石。牛顿第一定律提出了两个重要的、基本的物理概念：力和惯性。本章在阐述牛顿第二定律前设置了一个实验：探究加速度与力、质量的关系，让学生初步了解牛顿第二定律有实验基础，在实验的基础上引导学生认识牛顿第二定律。牛顿第二定律是定量的规律，教科书在介绍了力学单位制和国际单位制后，通过用牛顿运动定律讨论两类基本问题，深化学生对定律的理解。最后用牛顿第二定律研究了超重、失重问题。
3.学习者分析
1.已有基础： 1）知识方面:学生掌握了匀变速直线运动的相关概念及规律；初步掌握了如何对物体进行受力分析，能区分平衡力和相互作用力，能应用力的合成与分解来解决平衡问题；初步了解牛顿第一定律。 2）能力方面：学生具备一定的观察能力及动手能力，初步具备了一定的逻辑思维能力以及应用数学知识解决物理问题的能力。 生活经验：乘坐电梯时的感受。 2.进阶发展： 通过牛顿第一定律的得出过程，深化对质量、惯性、力的概念理解；经历加速度与力、质量关系的探究过程，培养学生提出问题、批判性思维、交流和合作等能力。通过分析动力学的两类问题，体会牛顿第二定律是确立运动和力之间关系的桥梁，形成应用牛顿运动定律解决问题的一般思路，并能应用其解释生活中的相关现象。 3.困难障碍： 学生对理想实验的抽象过程、结合推理获取结论的难度较大，不能深入认其意义；在探究加速度与质量的关系时，用1/m的数据作为横坐标来处理数据思维跨度较大；学生还不能灵活使用力的合成与分解，以及三角函数等数学知识解决物理问题。
4.学习目标确定
物理观念：能准确理解力的概念、牛顿运动定律内涵，会分析常见力并运用定律解决简单运动与受力问题。 科学思维：能构建运动与力的物理模型，运用控制变量法和逻辑推理分析相关问题，辩证看待科学理论的发展。 科学探究：能参与“加速度与力、质量关系”实验的设计、操作、数据处理，分析误差并改进方案。 科学态度与责任：通过认识定律建立历程培养严谨态度，结合其应用体会物理价值，增强合作与探究精神。
5.学习重点难点
教学重点： 1.牛顿三大定律是经典力学的核心，是本章节的重中之重 。 2.加速度与力、质量的关系是牛顿第二定律的具体体现，通过实验探究得出的这一关系，是学生理解牛顿第二定律的重要途径 。 3.超重和失重现象是牛顿运动定律在竖直方向上的实际应用，与日常生活紧密相关 。 教学难点： 1.牛顿第一定律的应用条件较为抽象，学生在理解和应用时常常感到困惑 。 2.牛顿第二定律中力与加速度的瞬时关系是教学中的一个难点 。
6.评价任务
评价要素： 知识的生成和知识的掌握。 学生的学习态度（积极性、合作意识） 科学方法的运用。 评价内容： 五个概念的学习：惯性、质量、单位制、超重、失重。 牛顿第一定律及牛顿第二定律的得出及应用。 报告的科学性和可行性 评价方法： 课堂问答、书面评语、自我评价和同伴互评、阶段性测试
7.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：牛顿第一定律的建立教师活动1 视频引入：火箭是如何从静止变成运动的呢？ 问题1：伽俐略是如何反驳“力是维持物体运动的原因？” 实验：斜面实验 问题2：不受力作用的物体如何运动？ 问题3：是不是一切物体都有惯性？ 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。学生活动1 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。 问题1答案：伽利略通过实验观察发现，物体在没有外力作用的情况下会保持其原有的运动状态，无论是静止还是匀速直线运动。 问题2答案：维持原运功状态。 问题3答案：有质量物体就有惯性。活动意图说明：通过学史的回顾，认识人类对于力和运动关系的认识的曲折过程。了解伽俐略开创的科学研究思路。深入理解惯性概念。 观测点及观测方法：学生是否理解运动状态改变所包含的不同情况。惯性与物体是否受力无关、与物体的速度大小无关。惯性表现为改变物体运动状态的难易程度。惯性大小取决于物体质量。环节二：牛顿第二定律的建立教师活动2 视频引入：为什么火箭升空过程，需要依次抛掉助推器以及各级火箭的外壳呢？ 实验：物体的加速度与物体受力，物体质量有什么关系？ 问题1：实验中存在哪些误差？ 问题2：为什么说质量是惯性大小的量度？ 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。学生活动2 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。活动意图说明：经历实验探究的全部过程，提高实验设计能力，增强证据意识，增加质疑能力。 观测点及观测方法：引导学生重视过程分析。研究对象的选取、对研究对象进行受力分析。牛顿第二定律因果性、同一性、瞬时性、矢量性等特点。环节三：力学单位制教师活动3 资料引入：一次由单位制引起的灾难。 问题1：为什么要建立单位制？ 问题2：何为国际单位制？ 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。学生活动3 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。活动意图说明：经历实验探究的全部过程，提高实验设计能，增强证据意识，增加质疑能力。 观测点及观测方法：引导学生建立基本量、基本单位、导出单位等概念。环节四：牛顿运动定律的应用（一）教师活动4 引入：火箭为什么要分级呢？ 问题：为什么可以通过刹车痕迹判断车辆是否超速？ 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。 学生活动4 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。活动意图说明：通过解决具体问题，体会牛顿运动定律作为力与运动之间的桥梁作用。形成解决动力学两类问题的一般思路，独立解决问题。 观测点及观测方法：加速度与位移公式的应用，牛顿第二定律的运用环节五：牛顿运动定律的应用（二）教师活动5 作业汇报：乘客和传送带上的行李谁先到达另一端呢？ 游戏：一个人用力抽走桌布，同时保证桌子上的玻璃杯不滑离桌面。提供的道具：水平桌面、不同材料的桌布、杯子，水等 总结：“桌布挑战”游戏成功的经验有哪些？ 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。学生活动5 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。活动意图说明：通过具体情境，独立地应用牛顿运动定律解决问题并汇报。学生互评，提出建议。在游戏中摸索问题的答案，既提高学生的学习兴趣又为理论推导提供实证。 观测点及观测方法：质量对摩擦力的影响。静摩擦力和滑动摩擦力大小关系。环节六：超重和失重教师活动6 视频引入：神舟十四号发射和宇航员在航天器中的一些生活场景 （1）火箭起飞时，厚重的宇航服有什么作用？航天员为什么躺着？（2）为什么空间站中宇航员和衣服可以自由漂浮？液滴呈绝对球形？ 活动：观察体重计示数的变化。 问题1：出现超重或失重的原因是什么呢？ 问题2：“失去的重力去了哪里？” 作业：请根据牛顿运动定律的知识，设计一个加速度计。 根据问题难易程度，选择相应学生作答，就作答情况进行点评。学生活动6 学生观看视频，思考相应问题。 小组内讨论，达成共识，就问题作答， 组间辩论。 结论：当物体向上加速，向上的拉力＞向下的重力，即示数＞重力，超重现象；当物体向下加速，向上的拉力＜向下的重力，即示数＜重力，失重现象。 活动意图说明：通过实验，了解超重和失重现象。应用牛顿运动定律分析超重和失重的本质原因。通过思考“失去的重力去了哪里？”这一问题，加深对力的作用效果的理解。学以致用。 观测点及观测方法：学生运用牛顿运动定律进行分析解释，强化学生体验过程。正确运用牛顿第三定律。准确理解超重和失重的概念。 帮助学生总结归纳单元知识结构图
8.作业与拓展学习设计
一、达标检测 1. 一个劈形物体M放在固定的粗糙的斜面上，上表面水平。在上表面上放一光滑小球m，劈形物体从静止释放，则小球在接触到斜面前的运动轨迹是怎样的？请说明理由。 牛顿第一定律是牛顿第二定律在合力为零时的特例，这种说法对吗？如果不对，请说明理由？ 如图所示，两个相同的小球A、B中间用轻弹簧相连后，用细线悬于天花板，上面的小球为A球，系统处于静止状态．把细线剪断的瞬间，A、B的加速度大小分别是多少？ 4.（多选）下列说法中正确的是（ ） A．伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础 B．牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通实验来验证 C．单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位 D．力是使物体产生加速度的原因 5.轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明（ ） A．电梯一定是在下降 B．电梯一定是在上升 C．电梯的加速度方向一定是向上 D．乘客一定处在失重状态 6.一物体从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示。在A点，物体开始与弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹回。下列说法中正确的是（ ） A．物体从A下降到B的过程中，速率不断变小 B．物体从B点上升到A的过程中，速率不断变大 C．物体在B点时，所受合力为零 D．物体从A下降到B，以及从B上升到A的过程中，速率都是先增大后减小 7.如图所示为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，距离如图所示，单位是cm，小车的加速度是________ m/s2。在验证质量一定时，加速度a和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a－F图像，该图线不过原点，其原因是________________ 8.如图所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有( ) A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1 9.在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动。人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，Ａ点到Ｂ点的斜面距离为25m，斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的，滑板与两滑道间的动摩擦因数均为0.5，不计空气阻力，斜坡倾角37 ，求： （1）人到B点时的速度大小？ （2）B到C点的距离？（sin37 =0.6，cos37 =0.8，g=10m/s2） 10.如图所示，质量60kg的人站在水平地面上，通过定滑轮和绳子（不计其摩擦和绳子质量）竖直向上提起质量为10kg的货物。 (1)货物以a1=2m/s2匀加速上升，人对地面压力多大？ (2)货物匀加速上升时，其最大加速度为多大？（g取10m/s2） 11.如图所示，某建筑工地上一倾角的传送带两端长4.5米，以速度沿顺时针方向匀速转动，现将一质量的物块轻轻地放在传送带的底端的同时对物块施加一沿传送带向上的恒力，物块运动到传送带的顶端时恰好与传送带速度相同，重力加速度，，。求：物块与传送带间的动摩擦因数。 12.如图所示，光滑水平面上放一木板A，质量，小铁块B（可视为质点）质量为，木板A和小铁块B之间的动摩擦因数，小铁块B以v0= 10m/s的初速度从木板A的左端冲上木板，恰好不滑离木板。（） (1)A、B的加速度分别为多少？ (2)经过多长时间A、B速度相同，相同的速度为多少？ (3)薄木板的长度？ 二、拓展作业 1.请根据所学的知识，设计一个简易的测量加速度的装置。画出原理图，并说明测量a的原理。 2.请你调查一下，游乐场中哪些项目利用了超重或失重的原理？请你详细说明，在这些项目中何时出现了超重或失重现象？
9.板书设计
（1）牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。阐述力是改变物体运动状态的原因，而非维持运动的原因；强调惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的唯一量度 。 （2）牛顿第二定律：公式F = ma ，明确指出物体加速度的大小与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向一致 。详细解释公式中各物理量的含义，以及在实际应用中的注意事项，如力的矢量性、单位的统一等 。 （3）牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上 。通过举例说明作用力与反作用力的特点，以及与平衡力的区别 。 （4）加速度与力、质量的关系：展示实验中得到的a - F图象和a - 1/m图象，直观呈现加速度与力成正比、与质量成反比的关系 。阐述控制变量法在实验中的应用，以及实验过程中的注意事项和误差分析 。 （5）超重和失重：超重：当物体具有向上的加速度时，F_{N}>mg ；失重：当物体具有向下的加速度时，F_{N}10.特色学习资源分析、技术手段应用说明
1.特色学习资源：在教学过程中，引入物理视频资源，这些视频涵盖了牛顿运动定律验证实验、加速度与力和质量关系的探究实验等。通过播放这些视频，学生可以直观地观察实验过程，了解实验操作步骤和注意事项，对于实验现象和原理的理解更加深刻。 2.技术手段应用：借助多媒体课件进行教学，将抽象的物理概念和规律以图片、动画、视频等多种形式呈现出来 。
11.教学反思与改进
教学过程反思 在本次教学过程中，各个环节的实施情况总体良好，但也存在一些有待改进的地方。在知识回顾与思维导图构建环节，学生积极参与，能够较好地回忆起相关知识点，并在教师的引导下补充思维导图的细节。然而，部分学生对一些抽象概念的理解仍不够深入，如对惯性的理解，虽然能说出惯性是物体的固有属性，但在具体情境中分析惯性的作用时，仍存在一定困难 。小组讨论环节，学生表现出较高的积极性，小组讨论热烈，能够分享自己的解题思路和方法。但也发现一些学生在应用牛顿运动定律解题时，存在受力分析不全面、公式运用错误等问题，反映出学生对知识的掌握还不够扎实，解题能力有待提高 。从教学方法的效果来看，案例分析法和小组讨论法较为有效，通过实际案例和小组讨论，学生能够将抽象的物理知识与实际情境相结合，加深对知识的理解 。在学生参与度方面，大部分学生能够积极参与课堂活动，但仍有少数学生较为被动，参与度不高，需要进一步激发他们的学习兴趣和积极性 。 改进措施制定 在教学内容顺序上，可以先通过具体的实验和生活实例引入，让学生对运动和力的关系有一个直观的认识，再深入讲解牛顿运动定律等抽象概念 。增加更多的实例和实验演示，丰富教学内容。在讲解牛顿运动定律时，可以引入更多生活中的实例。同时，增加实验演示的次数和种类，让学生有更多机会观察实验现象，参与实验操作，提高学生的感性认识 。 对于学习积极性不高的学生，采用多样化的教学手段和激励机制，激发他们的学习兴趣。可以利用多媒体资源，如动画、视频等，将抽象的物理知识形象化、生动化，吸引学生的注意力 。同时，设置一些有趣的物理问题和挑战，鼓励学生积极参与解决。对表现优秀的学生给予及时的表扬和奖励，增强学生的自信心和成就感 。

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